双闭环可逆直流脉宽调速系统实验详细

1、双闭环可逆直流脉宽调速系统一实验目的1掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。2熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。3熟悉H 型 PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。4掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。二实验内容1 PWM控制器 SG3525性能测试。2控制单元调试。3系统开环调试。4系统闭环调试5系统稳态、动态特性测试。6 H 型 PWM变换器不同控制方式时的性能测试。三实验系统的组成和工作原理GM图 1 1双闭环脉宽调速系统的原理图在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多

2、的优越性，因而日益得到广泛应用。ASRACRUPWDLDPWM双闭环脉宽调速系统的原理框图如图6 10 所示。图中可逆PWM变换器主电路系采用IGBT 所构成的 H 型结U-U iFA 为瞬时动作的过流保护。构形式， UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节，TAFA脉宽调制器 UPW采用美国硅通用公司（Silicon GeneralM）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。TG四实验设备及仪器1 NMCL 系列教学实验台主控制屏。2 NMCL 18 组件3 NMCL

3、 31A 组件4 NMCL-22 挂箱6 M MEL 13 组件。7直流电动机M03 。8双踪示波器。五注意事项1直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。2接入 ASR 构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR 的 RP3 电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR 的“ 5”、“ 6”端接入可调电容（预置7 F）。3测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A ）。4系统开环连接时，不允许突加给定信号U g 起动电机。5起动电机时，需把MMEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。6改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系

4、统的给定为零。7双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。8实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。9.系统整定要求满足超调量小于5%，调节时间小于3 秒。六实验方法1 SG3525及控制电路性能测试（ 1）调节 UPW 单元的 RP 电位器使输出波形的占空比为二分之一，UPW 的 2 端与 DLD 单元的 1 相连，按下 S1 开关，检查G1E1， ， G2E2， G3E3， G4E2 之间的波形是否正常2开环系统调试按图 5-

5、19 接线。断开主电源，将三相调压器的U 、 V 、 W 接主电路的相应处，将主电路的1、 3 端相连，6、 7 端接入直流电动机M03 的电枢及700mH 的电感，电枢回路要串入NMCL 31A 上的指针式电流表。电机加上励磁。22 挂箱的地与G( 给定 )的地相连，G( 给定 )的输出接到UPW 的 3 端。（ 1）系统开环机械特性测定增大给定值，使电机转速达1400r/min ，调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载范围内测取7 8 个点，记录相应的转速n 和转矩M（或直流发电机电流id）n=1400r/minn(r/min)14001383131112771257119110831060

6、1028id (A)0.090.110.210.280.310.490.820.911.01M(N.m)0.080.120.260.350.410.661.131.241.39调节给定值，使n=1000/min 和 n=500r/min ，作同样的记录，可得到电机在中速和低速时的机械特性。n=1000r/minn(r/min)1000994910887852779737701654id(A)0.080.090.220.290.380.590.710.821.01M(N.m)0.0070.100.280.370.510.821.01.161.44n=500r/minn(r/min)5034024

7、70359295266230168id(A)0.080.240.130.340.550.650.781.00M(N.m)0.070.300.160.450.760.891.061.35断开主电源，给定开关拨向“负给定”，然后按照以上方法，测出系统的反向机械特性。（ 2）速度反馈系数的调试转速计输出“ + ”、“ - ”分别与 NMCL 31A 上的 FBS 的“ 2”、“ 1”相连 (注意此时速度反馈应接成负反馈 )， G( 给定 )打到正给定，调节正给定值使电机转速逐渐升高，并达到1400r min ，调节 FBS 的反馈电位器，使速度反馈电压为2V 。4闭环系统调试将 ASR,ACR 均接

8、成 PI 调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。按图片接线（“接线图实验一”）（ 1）速度调节器的调试（ a）反馈电位器 RP3 逆时针旋到底，使放大倍数最小；（ b）“ 5”、“ 6”端接入MEL 11 电容器，预置5 7 F ；（ c）调节 RP1、 RP2 使输出限幅为± 2V 。（ 2）电流调节器的调试（ a）反馈电位器 RP3 逆时针旋到底，使放大倍数最小；（ b）“ 5”、“ 6”端接入MEL 11 电容器，预置5 7 F ；（ c）给定开关S2 打向“给定”，S1 开关扳向上，调节RP1 电位器，使ACR 输出正饱和，调整限幅电位器RP1，用示波器观察UPW 单元“ 2

9、”的脉冲，不可移出范围。（占空比不能为1）S2 开关打向“给定”，S1 开关打向下至“负给定”，调节RP2 电位器，使ACR 输出负饱和，调整负限幅电位器RP2，用示波器观察UPW 单元“ 2”的脉冲，不可移出范围。ACR 的正ACR 的5系统动态波形的观察用二踪慢扫描示波器观察动态波形，并记录动态波形。在不同的调节器参数下，观察，记录下列动态波形：（ 1） 突加给定起动时，电动机电枢电流波形和转速波形，读出超调量及调节时间（ 2） 系统稳定运行时突加额定负载和突降负载时，电动机电枢电流波形和转速波形，读出动态速降及恢复时间注：电动机电枢电流波形的观察可通过ACR的第“1”端转速波形的观察可通

10、过ASR的第“1”端。6系统静特性测试（ 1）机械特性n=f （Id） 的测定S2 开关打向“给定”，S1 开关扳向上，调节 RP1 电位器，使电机空载转速至1400 r/min ，再调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载范围内分别记录7 8 点，可测出系统正转时的静特性曲线 n=f （ I）dn(r/min)139613921391138613851377I(A)0.080.20.30.50.71S2 开关打向“给定”，S1 开关打向下至“负给定”，调节RP2电位器，使电机空载转速至 1400 r/min ，再调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载范围内分别记录7 8 点，可测出系统反转时的静特

11、性曲线n=f （ Id ）（2）闭环控制特性n(r/min)-1404-1400-1397-1394-1390-1388n=f(Ug) 的测定I(A)0.080.20.40.60.80.98S2 开关打向“给定”， S1 开关扳向上，调节RP1 电位器，记录 U g 和 n，即可测出闭环控制特性n=f(U g)。n(r/min)140412031067907757620Ug(V)2.8972.52.321.9131.5801.339七实验报告1列出开环机械特性数据,画出对应的曲线, 并计算出S 及开环系统调速范围。2根据实验数据，计算出电流反馈系数 与速度反馈系数 。3列出闭环机械特性数据，画出对应的曲线，计算出S 及闭环系统调速范围，并与开环系统调速范围相比较。4列出闭环控制特性n=f （ ug ）数据，并画出对应的曲线。5画出下列动态波形（ 1）突加给定时的电动机电枢电流和转速波形，并在图上标出超调量等参数。（ 2）突加与突减负载时的电动机电枢电流和转速波形。八思考题1为了防止上、下桥臂的直通，有人把上、下桥臂驱动信号死区时间调得很大，这样做行不行，为什么？答：不